phƣơng pháp DSC đẳng nhiệt
Trên th ế giới, k thuỹ ật phân tích DSC đẳng nhiệt đã đƣợc ứng dụng để nghiên cứu động h c c a nhi u quá trình t ng h p các h p chọ ủ ề ổ ợ ợ ất liên quan đến nhiệt độ, đặc bi t là các ệ ph n ng t ng h p các ch t hả ứ ổ ợ ấ ữu cơ polyme.
Bojan Jankovic [16] đã thực hi n nghiên c u hàm phân b mệ ứ ố ật độ năng lƣợng hoạt hóa bi u ki n c a quá trình t ng h p keo polyeste không bão hòa s dể ế ủ ổ ợ ử ụng phƣơng pháp phân tích DSC đẳng nhi t. ệ
Liên quan t i các v t liớ ậ ệu nanocomposit đƣợc ph h n h p keo epoxy, Mehdi ủ ỗ ợ Ghaffari và nhóm nghiên c u [47] ứ đã tiến hành các nghiên cứu động học để xác định s ự ph thu c vào nhiụ ộ ệt độ ủ c a quá trình t ng h p keo và tổ ợ ốc độ ph n ng c a quá trình t ng ả ứ ủ ổ h p. T các k t qu nghiên c u ợ ừ ế ả ứ ảnh hƣởng c a nhiủ ệt độ và th i gian ph n ng t i quá trình ờ ả ứ ớ t ng h p, các tác gi có th ổ ợ ả ể đánh giá, mô phỏng và đƣa ra các phƣơng án tối ƣu hóa quá trình.
Trên t p chí Thermochimica Acta, Marco Riva và nhóm nghiên c u [45] ạ ứ đã công b các k t qu nghiên c u v quá trình gelatin hóa tinh b t s dố ế ả ứ ề ộ ử ụng phƣơng pháp DSC đẳng nhi t. Các k t qu ệ ế ả thu đƣợ ừ các phân tích độc t ng h c cho phép mô ph ng quá trình ọ ỏ nấu cơm, ảnh hƣởng của hàm lƣợng nƣớ ớ ự thay đổ ấc t i s i c u trúc c a tinh b t. ủ ộ
c, tác gi Nguy n Khánh Huy n, Vi n B o h ng [3] nh Trong nƣớ ả ễ ề ệ ả ộ Lao độ đã xác đị thông s quan trố ọng nhƣ năng lƣợng ho t hóa, h ng s tạ ằ ố ốc độ ph n ng, b c ph n ng, mô ả ứ ậ ả ứ hình động h c c a ph n ng, d ọ ủ ả ứ ự đoán diễn bi n ph n ng, giúp tế ả ứ ối ƣu hóa quá trình công nghệ, đƣa ra các dự báo an toàn và đánh giá mối nguy hi m ph n ng t a nhi t trong quá ể ả ứ ỏ ệ trình lƣu hóa cao su bằng k thuỹ ật DSC. Đây là một lĩnh vực còn khá m i m ớ ẻ ở nƣớc ta.
27
K t lu nế ậ : Do đặc điểm ph n ng t ng h p lignosulfonat là ph n ả ứ ổ ợ ả ứng liên quan đến các quá trình nhiệt, nên phƣơng pháp DSC đẳng nhiệt đƣợc s dử ụng để nghiên cứu động h c c a quá trình t ng h p lignosulfonat trong nghiên c u này. ọ ủ ổ ợ ứ
1.5. Ứng d ng c a lignosulfonat làm ch t tr ụ ủ ấ ợ nghiền trong
xi măng
1.5.1. Ứng dụng của lignosulfonat
Lignosulfonat đƣợc biết đến là m t chộ ất đa tác dụng v i kh ớ ả năng ứng d ng r ng ụ ộ rãi trong r t nhiấ ều lĩnh vực. Do đó, tại Mỹ, lignosulfonat đƣợc đƣa vào danh mục hóa chất đƣợ ử ục s d ng do C c th c phụ ự ẩm và dƣợc phẩm (FDA) và Cơ quan bảo v ệ môi trƣờng M ỹ (EPA) quy định 1]. [4
1.5.1.1. ng d ng trong s n xuỨ ụ ả ất vậ ệt li u xây dự ng
Lignosulfonat đƣợc s d ng r t r ng rãi trong công nghi p s n xuử ụ ấ ộ ệ ả ất xi măng kết dính, dùng trong v a xây d ng. Loữ ự ại lignosulfonat này cần có các đặc tính nhƣ tính dẻo, kh ả năng giảm nƣớc, th i gian ho t ờ ạ động lâu dài, tăng khả năng chống l i l c kéo, l c u n ạ ự ự ố và s co ngót do nhiự ệt độ. Trong lĩnh vực này, lignosulfonat có th ể đƣợ ử ục s d ng cùng với các ph ụ gia khác nhƣ hydroxyetyl cellulose, naphtalen, melamin…
Ngành công nghi p s d ng lignosulfonat nhi u nh t là công nghiệ ử ụ ề ấ ệp xi măng, chất ph ụ gia cho bê tông và các tác nhân để làm m vẩ ữa, để ki m soát tể ốc độ hình thành và
hydrat hóa của xi măng. Khi xi măng đƣợc t o thành t ạ ừ lò nung, “clanhke” phải đƣợc nghi n thành d ng b t mề ạ ộ ịn để bán. Lignosulfonat và kraft lignin đã sulfo hóa đƣợc b sung ổ vào clanhke trong su t quá trình nghiố ền để ạ h n ch s ế ự tái đông kế ủt c a các h t nghi n. Các ạ ề
polyaromatic, polyme đã sulfo hóa phả ứn ng v i các liên k t b b gãy trong quá trình ớ ế ị ẻ nghiền để ả c n tr s tái liên k t gi a các h t. ở ự ế ữ ạ
Khi xi măng đƣợc đổ ra, c n ph i ch a mầ ả ứ ột lƣợng không khí nhất định để ngăn ng a quá trình n t v . Các bừ ứ ỡ ọt không khí đóng vai trò nhƣ các mặt trong để ạ h n ch quá ế trình lan truy n các n t v . Lignosulfonề ứ ỡ at đƣợ ử ụng nhƣ các tác nhân phóng khí vào đểc s d hình thành các bọt khí và làm tăng cƣờng độ ủ c a bê tông sau cùng. B sung mổ ột lƣợng nh ỏ b ng kho ng 0,3% trằ ả ọng lƣợng c a h n hủ ỗ ợp lignosulfonat và xi măng vào bê tông có thể làm giảm lƣợng nƣớc s d ng trong ử ụ xi măng lên tới 20%. Xi măng có cƣờng độ nén và thời gian sống cao hơn so với xi măng không bổ sung lignosulfonat trong khoảng vài năm sau khi đổ [35].
Trong s n xu t t m v a, tác d ng c a lignosulfonat th c t làm gi m t ả ấ ấ ữ ụ ủ ự ế ả ừ 10 đến 20% khối lƣợng nƣớc c n thiầ ết để ổn định h n h p tr n mỗ ợ ộ ột cách lý tƣởng. Vi c gi ít ệ ữ nƣớc trong t m vấ ữa trƣớc khi làm khô giúp tăng độ khô và gi m chi phí cho quá trình s y. ả ấ
28
Trong s n xu t bê tông, lignosulfonat có kh ả ấ ả năng phân tán các hạt xi măng, làm tăng độ ch y c a bê tông và giả ủ ảm lƣợng nƣớc cần dùng nên đƣợ ử ụng nhƣ phục s d gia làm d o cho bê tông. Vi c giẻ ệ ảm lƣợng nƣớc trong bê tông s ẽ làm tăng sức ch u nén ép và tính ị linh hoạt nhƣng lại làm ch m quá trình th y hoá, ậ ủ ảnh hƣởng đến thời gian đông kế ủt c a bê tông nên ngƣời ta c n ph i bù mầ ả ột lƣợng thích h p ch t ph ợ ấ ụ gia tăng tốc độ đông cứng. Lignosulfonat còn làm gi m kh ả ả năng xuất hi n v t n t hay hiệ ế ứ ện tƣợng r xỗ ốp và đƣợc s ử d ng làm ph gia siêu d o. ụ ụ ẻ
Lignosulfonat đƣợc s d ng làm các ch t k t t trong h u h t s n ph m t t sét ử ụ ấ ế ụ ầ ế ả ẩ ừ đấ nhƣ gạch, ngói, sành, g m s ... Tác d ng ch yố ứ ụ ủ ếu là đem đến kh ả năng tạo hình và tăng độ khô trƣớc khi nung, do đó giảm đƣợc nh ng r n n t trong su t quá trình t o hình và vữ ạ ứ ố ạ ận chuyển đến lò nung. Lignosulfonat trong s n xu t gả ấ ạch thƣờng đƣợc ứng d nụ g ở ứ m c 0,5 đến 2% lƣợng sét chƣa nung [ ]35 . Quá trình s n xu t các t m ả ấ ấ ốp tƣờng trong xây d ng s ự ử d ng t 0,05 t i 0,16 % trụ ừ ớ ọng lƣợng lignosulfonat để khu ch tán th ch cao ho c các d ng ế ạ ặ ạ mang nƣớc m t ph n c a nó d ng bùn. ộ ầ ủ ở ạ
M t trong nh ng ng d ng truy n th ng c a lignosulfonat là trong s n xu t v t li u ộ ữ ứ ụ ề ố ủ ả ấ ậ ệ chị ửu l a. Ch c n thêm vào mỉ ầ ột lƣợng nh nh ng ch t làm k t t khác, lignosulfonat cho ta ỏ ữ ấ ế ụ nguyên li u v i kh ệ ớ ả năng tạo hình cao và tính đúc tốt. Ngoài ra, chúng còn góp ph n làm ầ tăng độ ền cơ học trƣớ khi nung do đó làm tăng độ đồng đề b c u cho s n ph m cu i cùng, ả ẩ ố giảm thi u phí t n nguyên li u [35]. ể ổ ệ
1.5.1.2. ng d ng trong công nghi p nhu m và thu c daỨ ụ ệ ộ ộ
Lignosulfonat đƣợc s d ng trong công nghi p nhuử ụ ệ ộm nhƣ các tác nhân phân tán, đồng th i giúp cho quá trình khu y tr n di n ra dờ ấ ộ ễ ễ dàng hơn.Tác nhân này mang đến độ mịn, độ đồng đều cho m u nhu m và giúp gi m tiêu t n ch t nhuầ ộ ả ố ấ ộm.
Khả năng kết h p v i các protein cho phép s d ng lignosulfonat trong công ợ ớ ử ụ nghi p thu c da nh nh ng liên k t không th phá v v i da thú, s n xu t ra nh ng lo i da ệ ộ ờ ữ ế ể ỡ ớ ả ấ ữ ạ thu c không b phân rã. Ngoài ra chúng còn có th s dộ ị ể ử ụng để ổ t ng h p tannin nhân t o. ợ ạ
Trong công ngh thuệ ộc da, lignosulfonat đƣợc s d ng k t h p v i các tác nhân ử ụ ế ợ ớ truy n thề ống nhƣ tannin thực v t ho c t ng h p và mu crom. V i mậ ặ ổ ợ ối ớ ục đích này, amoni lignosulfonat thƣờng đƣợ ực l a ch n vì trong phân t không ch a các ion kim lo i nên khi ọ ử ứ ạ đố ẽ để ạt s l i ít tro. Nó vừa dùng để điều ch tác nhân thu c và v a làm tác nhân phân tán ế ộ ừ lên da chƣa thuộc [35].
1.5.1.3. ng d ng c a lignosulfonat trong gia công thu c b o v Ứ ụ ủ ố ả ệ thực vật
Trong gia công thu c BVTV, các s n phố ả ẩm lignosulfonat đƣợc s d ng làm chử ụ ất hoạt động b mề ặt đa chức năng: tác nhân thấm ƣớt, duy trì độ lơ lửng, tăng độ phân tán...
29
Chúng có th tham gia vào nhi u d ng gia công t truy n thể ề ạ ừ ề ống đến các d ng th h m i, ạ ế ệ ớ đặc bi t là các d ng b t, hệ ạ ộ ạt. Chúng đƣợc coi nhƣ nguyên liệu r ti n và thân thi n môi ẻ ề ệ trƣờng cho nghiên c u và s n xu t [19]. ứ ả ấ
Lignosulfonat đã đƣợ ử ục s d ng trong gia công thu c BVTV t lâu và công th c này ố ừ ứ đƣợc dùng r ng rãi cho r t nhi u lo i thu c BVTV. Chúng có tác dộ ấ ề ạ ố ụng đảm bảo độ phân tán, độ lơ lửng và kh ả năng thấm ƣớ ủt c a thu c s d ng [19]. ố ử ụ
Ta có th l a ch n lignosulfonat có mể ự ọ ức độ sulfo hóa và khối lƣợng phân t khác ử nhau đố ớ ừi v i t ng ho t ch t v i tính k ạ ấ ớ ị nƣớc khác nhau. Nhìn chung, các lignosulfonat v i ớ mức độ sulfo hóa th p và khấ ối lƣợng phân t cao phù h p v i các ho t ch t có tính k ử ợ ớ ạ ấ ị nƣớc cao và ngƣợ ạc l i.
1.5.1.4. ng d ng khácỨ ụ
Lignosulfonat còn đƣợ ử ục s d ng là ch t c ch ấ ứ ế ăn mòn cho kim loạ ẽi k m trong môi trƣờng axít. Các thí nghiệm đã nghiên cứ ảnh hƣởu ng c a natri lignosulfonat trên s ủ ự ăn mòn c a t m kủ ấ ẽm trong môi trƣờng axít HCl v i các nớ ồng độ khác nhau. Các k t qu thu ế ả đƣợc vẫn đảm bảo độ phân cực, độ ẫn điệ d n và t m k m bấ ẽ ền hơn [14].
Lignosulfonat đƣợc ứng dụng đơn lẻ trong các lĩnh vực vi c ki m soát b i và ệ ể ụ ổn định chất lƣợng các con đƣờng. Trung bình d ch lignosulfonat có chị ứa 10% đƣờng hexose, 10% đƣờng pentose và 10% cacbonhydrat không chứa cellulose. S n ph m ph ả ẩ ụ lignosulfonat t quá t nh s n xu t giừ rì ả ấ ấy đóng vai trò nhƣ một ch t k t dính trong b mấ ế ề ặt của các con đƣờng, làm gi m bả ụi và làm tăng khả năng chịu tải các phƣơng tiện cơ giới n ng, gi m xói mòn và gi m bong tróc l p b m [50], [24]. ặ ả ả ớ ề ặt
Các lo i bùn th i trong nông nghi p ch a thu c tr sâu, thu c di t c và phân bón ạ ả ệ ứ ố ừ ố ệ ỏ đƣợc phân tán cùng v i t ớ ừ 2 đến 5 % lignosulfonat. Tƣơng tự, các bùn đen cacbon trong m ủ cao su đƣợc phân tán để ạ t o ra s lan truyự ền đồng đều c a các h t cacbon trong cao su ủ ạ k t tế ủa đƣợ ử ục s d ng trong các lo i l p [35]. ạ ố
Lignin đã sulfo hóa đƣợc s d ng trong công nghiử ụ ệp khai khoáng để làm tinh qu ng b ng quá trình tuy n qu ng. Các lignosulfonat h n ch s ặ ằ ể ặ ạ ế ự cuốn theo các muối khoáng nhƣ canxit, barit , đồ... ng thời tách đƣợc hàm lƣợng kim loại cao hơn từ qu ng. ặ
Lignosulfonat đƣợc b ổ sung vào nƣớc trong các tháp làm mát ho c các h th ng ặ ệ ố điều hòa nhiệt/không khí và cũng đƣợc s dử ụng để ử lý nƣớ x c nồi hơi ớ hàm lƣợv i ng ph n ầ trăm là 0,1 hoặc ít hơn [35].
1.5.2. Một số phụ gia trong xây dựng
Phụ gia bê tông đƣợc định nghĩa là một lo i v t liạ ậ ệu, đƣợ ử ụng nhƣ mộc s d t nguyên liệu của bê tông mà ngoài xi măng, nƣớc và c t liố ệu ra nó còn đƣợc cho vào m ẻ trộn h n ỗ hợp bê tông ngay trƣớc khi tr n ho c trong su t quá trình tr n. ộ ặ ố ộ
30
Ngày nay, bê tông đƣợc s d ng v i nhi u mử ụ ớ ề ục đích khác nhau ở các điều ki n ệ khác nhau, tuy nhiên trong nhi u tình hu ng th c t , các loề ố ự ế ại bê tông thông thƣờng không đáp ứng đƣợc đầy đủ các yêu cầu đặc bi t v công ngh hay v ệ ề ệ ề chất lƣợng và độ ề b n. Trong những trƣờng h p này, ph ợ ụ gia đƣợ ử ục s d ng nh m mằ ục đích thay đổi các đặc trƣng của bê tông để ả ạo tính năng của bê tông khi chƣa hóa cứng và khi đã hóa cứng dƣới c i t các điều ki n th c t ệ ự ế đã đặt ra.
1.5.2.1. Ph ụ gia điều ch nh s ỉ ự đóng rắn c a bê tông và v a ủ ữ
Các lo i ph ạ ụ gia này thƣờng là các ph gia hóa h c có th ụ ọ ể tan trong nƣớc và cải biến độ hòa tan c a các thành ph n khác nhau củ ầ ủa xi măng và trƣớc h t là tế ốc độ hòa tan c a chúng. M t s ủ ộ ố chất có tác d ng ụ tăng nhanh đông cứng bê tông: triethanolamin và canxi format, m t s ộ ố sulphat nhƣ natri và kali sulphat, magie cacbonat nghiền m n. Canxi clorua ị (CaCl2) là ph gia có tác d ng m nh nh t trong các ph ụ ụ ạ ấ ụ gia đông c ng nhanh, tuy nhiên, ứ ph gia này ụ có chứa ion clo (Cl-) ăn mòn cốt thép, do v y nó không ậ đƣợ ử ục s d ng trong bê tông c t thép ng l c, không tr n vào trong bê tông có ch a các kim lo i không cùng lo iố ứ ự ộ ứ ạ ạ , ho c bê tông cặ ốt thép trong môi trƣờng ẩm ƣớ ởi môi trƣờng này có xu hƣớng làm tăng t b s ự ăn mòn cốt thép [6].
1.5.2.2. Ph gia giụ ảm nước thườ ng
gia này có tác d o, gi u c
Phụ ụng tăng dẻ ảm nƣớc. Cƣờng độ ban đầ ủa bê tông tăng lên do giảm nƣớc s bù l i s ẽ ạ ự giảm cƣờng độ do ảnh hƣởng c a ph ủ ụ gia làm đông cứng chậm và cƣờng độ bê tông ngày 28 cao hơn bê tông đối chứng có cùng độ ụ s t. Ph gia ụ giảm nƣớc còn c i thi n tính ch t c a bê tông khi c t li u có c p ph i không t t, c t li u có ả ệ ấ ủ ố ệ ấ ố ố ố ệ nhi u c nh góc và cát nhề ạ ỏ. Trong các trƣờng hợp đó, nếu không dùng ph ụ gia tăng dẻo giảm nƣớc, thì bê tông s khô, khó thi công; mà nẽ ếu thêm nƣớc thì cƣờng độ bê tông l i ạ giảm. Ph ụ gia này cũng làm chậm s mự ất độ ụ s t theo th i gian. Các ph ờ ụ gia tăng dẻo gi m ả nƣớc thông thƣờng nhƣ lignosulfonat và cacbuaxylic hydroxyl có thể giảm đƣợc kho ng ả 10% lƣợng nƣớc trộn, khi đó cƣờng độ nén cu i cùng có th ố ể tăng 15 25%, độ- co ngót và t bi n c a bê tông gi m. N u không giừ ế ủ ả ế ảm nƣớc, độ ụt tăng từ 2 đế s n 3 l n, dầ ễ thi công hơn. Thời gian đông kế ủt c a bê tông có th ể giảm t 1 - 3 gi nhiừ ờ ở ệt độ 18 - 30°C, nhiệt thủy hóa của bê tông cũng giảm đi [6].
1.5.2.3. Ph gia giụ ảm nước b c cao (ph gia siêu dậ ụ ẻo)
n nay các lo i ph gia siêu d c s d ng r t ph bi n trong xây d ng c Hiệ ạ ụ ẻo đƣợ ử ụ ấ ổ ế ự ầu đƣờng nƣ c ta. Lo i ph gia này có th giở ớ ạ ụ ể ảm đƣợc 25 - 30% lƣợng nƣớc trộn, do đó tăng cƣờng độ bê tông ngày 28 c a bê tông kho ng 30 - ủ ả 40%, cƣờng độ ban đầ cũng cao hơn u bê tông không pha ph gia. N u không giụ ế ảm nƣớc, độ ụ s t có th ể tăng lên hơn 4 lần và làm chậm s mự ất độ ụ s t. Lo i siêu d o kéo dài thạ ẻ ời gian đông kết (lo i G) r t thích hạ ấ ợp đố ới v i